Alice、Bob 和……信鸽？

你在网络上的所有操作（阅读这篇文章，在淘宝上买东西，上传主子的图片）都归结到同服务器间收发消息。

这说起来有点抽象，不如假想为这些消息都通过信鸽来传递。我知道这样比喻看起来有点随意，但相信我，HTTPS 的工作方式确实与此类似，只不过快了很多。

同样我们不再讨论服务器、用户和黑客，而是讨论 Alice、Bob 和 Mallory。

原始的通信

如果 Alice 想给 Bob 发送一条消息，她将消息系在信鸽的腿上，然后信鸽将消息带到 Bob 那。Bob 接收到消息，读取消息，一切正常。

但如果 Mallory 在 Alice 的信鸽飞行的途中将其拦截下来并篡改消息会发生什么？Bob 没法知道来自于 Alice 的消息在传递过程中有无被篡改。

这就是 HTTP 的工作流程。是不是有点可怕？我永远不会通过 HTTP 发送我的银行卡密码，劝你也不要这样做。

如果 Alice 和 Bob 都非常的机智。他们就会一致决定使用加密后的代码来传递消息。例如将每个字母替换为其字母表中靠前 3 个位置的字母。D→A，E→B，F→C。纯文本消息“secret message”将被加密为“pbzobq jbppxdb”。

这样如果 Mallory 再拦截到信鸽，由于她不知道密码，所以她无法将消息篡改为别的有意义的消息，也无法理解其中的内容。但 Bob 可以会轻松的通过反向移位字母来解密消息，其中 A→D，B→E，C→F。密文“pbzobq jbppxdb”将被解密回“secret message”。

大功告成！

这就是对称加密（symmetric key cryptography），即如果你知道加密消息的方法，你也就知道如何解密它了。

我上面描述的加密方式通常称为凯撒加密法（Caesar cipher）。在现实生活中，我们使用更高级、更复杂的加密方式，但核心思想是相同的。

如果除了发送方和接收方之外没人知道使用了什么密钥，则对称加密是非常安全的。在凯撒加密法中，关键是我们每个字母移动的偏移量。在我们的例子中，偏移量为 3，但也可以用 4 或 12。

问题是如果 Alice 和 Bob 在开始用信鸽发送消息前没有见过面，他们就将无法安全地建立密钥。如果他们在消息本身中发送密钥，Mallory 将拦截消息并发现密钥。这就使得 Mallory 可以通过掌握的密钥，解密和篡改 Alice 和 Bob 间收发的消息。

这是中间人攻击的典型示例，避免它的唯一方法是彻底更改加密系统。

所以 Alice 和 Bob 想出了一个更好的系统。当 Bob 想要给 Alice 发送消息时，她将按照以下步骤操作：

这样，因为 Mallory 没有钥匙，她就无法通过拦截信鸽来篡改信息。当 Alice 想要向 Bob 发送消息时，遵循相同的过程。

Alice 和 Bob 刚才用到的就是常说的非对称加密（asymmetric key cryptography）。之所以被称为非对称，是因为即使你可以加密一条消息（锁上盒子）你也无法解密它（打开一个加锁了的盒子）。

用专业术语来说，这个盒子被称为公钥，打开它的钥匙称为私钥。

如果你足够细心，你可能已经注意到上面的方法仍然有问题。当 Bob 收到那个打开的盒子时，他怎么能确定它来自 Alice 并且 Mallory 没有拦截鸽子并将盒子替换成她自己有钥匙的盒子？

Alice 决定在盒子上签名，这样当 Bob 收到盒子时，他只需检查签名便知道这是否是 Alice 发送过来的。

你们当中有些人可能会想，首先 Bob 要如何识别 Alice 的签名？好问题。Alice 和 Bob 也纠结着呢，所以他们最终决定，Alice 不签名，而是 Ted 给盒子签名。

Ted 又是谁？Ted 是一位非常著名且值得信赖的人。Ted 替每个合法的人士签名，大家也相信他只会替合法的人士签名。

Ted 只会在确定要求给盒子签名的人是 Alice 后，才会帮 Alice 签名。这样 Mallory 就无法弄到由 Ted 签名了的 Alice 的盒子，因此 Bob 可以一眼辨认盒子的真假。

在专业术语中，Ted 通常被称为证书颁发机构（Certification Authority），您正在阅读本文的浏览器附带了各种证书颁发机构的签名。

因此，当你第一次连接到一个网站时，你信任了它的盒子，因为你相信 Ted 和 Ted 告诉你这个盒子是合法的。

Alice 和 Bob 现在拥有一个可靠的通信系统，但他们也意识到携带盒子的信鸽比只携带消息的信鸽飞得慢。

他们决定只使用盒子（非对称加密）加密对称加密的密钥（想起凯撒加密法了吗？）。

这种方式，两全其美。既有非对称加密的可靠性又有对称加密的效率。

在现实世界中，虽然没有慢悠悠飞信的信鸽，但非对称加密比对称加密慢，所以我们只使用它来交换加密密钥。